단국대 조병기 교수팀, 전기장 활용 형광색 변환 개발 '세계 최초'

왼쪽부터 박성원 박사과정생(1저자), 조병기 교수(교신저자), 변재덕 박사(공동 1저자).(단국대 제공)

전기장 활용 형광색 변환 기술 모식도.(단국대 제공)

(용인=뉴스1) 김평석 기자 = 단국대학교는 조병기 교수(화학과) 연구팀이 전기장을 사용해 실온에서도 형광색을 자유롭게 바꿀 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다고 18일 밝혔다.

색 변환 형광 소재는 주로 센서, 위조 방지 잉크, 정보저장 소자 등에 사용된다. 색 변환을 위해서는 기계적 자극으로 압력을 가하고 열처리를 통해 색을 원래대로 되돌리는 과정이 필요하다.

색 변환에 활용되는 유기형광체는 다형체 결정 구조에 따라 형광색이 변화하는데 다형체 구조를 변경시키기 위해서는 열처리 과정이 필요하다.

그러나 열처리는 시간이 오래 걸리고 많은 에너지가 필요해 정보 표기 공정에 활용하기에 어려움이 있었다.

조병기 교수팀은 전기장을 이용해 실온에서도 녹색과 청색으로 변화할 수 있는 형광색 변환 기술을 세계 최초로 개발했다. 십여 분 이상 걸리는 열처리 과정에 비해 처리 시간도 1분 이내로 짧다.

‘E-field-chromism’라고 명명된 이 기술은 실온에서 글자를 자유자재로 쓰고 지울 수 있다. 변환 후에는 외부 전원이 필요하지 않기 때문에 전력이 필요한 LED 간판을 대체할 수 있고 수정이 불가능했던 형광 안내 표지판 등을 대체할 수도 있다고 연구팀을 밝혔다.

조병기 교수는 “전기장을 이용한 형광체 색 변화는 기존에 없던 새로운 접근법”이라며 “실온에서 다형체간의 형광색 변환을 통해 에너지 소비와 처리 시간을 혁신적으로 단축했다”고 설명했다.

연구 성과는 화학 분야의 저명한 학술지인 ‘Journal of the American Chemical Society (2023년 IF = 14.5)’에 지난 1월 ‘Communication’으로 온라인 게재됐다. 논문명은 ‘Room-Temperature Reversible Control of Fluorescently Distinct Polymorphs using Pressure and E-field: Writing and Erasing Information without Thermal Treatment(압력과 전기장을 이용한 상이한 형광색을 갖는 다형체간의 상온 가역적 제어: 열 처리를 필요로 하지 않는 정보의 쓰기 및 지우기)’다.

이번 연구는 한국연구재단 개인기초연구사업 중견연구 지원을 받아 진행했다.